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[18]董玉紅 .數(shù)控技術 [M].北京： 高等教育出版社， 20xx. 學生 程巖松 指導教師 任軍學 系主任 魏生民 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 I 摘 要 針對某飛機 TC4 鈦合金加長薄壁錐形筒件難加工問題，文 中介紹了 TC4 鈦合金加長薄壁錐形筒件的制造工藝及數(shù)控編程。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本零件屬于薄壁筒件，加工要求比較苛刻，材料是鈦合金，也屬于難加工材料，所以本次加工的一些方法會與常規(guī)方法有所不同，以保證零件的精確度要求。 鈦的抗腐蝕性強，在 550℃ 以下的空氣中，表面會迅速氧化形成薄而致密的TiO2 鈍化膜，故在大氣、海水、硝酸和硫酸等氧化性介質及堿性溶液中，其耐蝕性優(yōu)于大多數(shù)不銹鋼。 鈦合金加工難點 TC4鈦合金是雙相合金，屬于（α +β）型鈦合金，拉伸 強度 σb能達到 1012MPa，固溶強化處理后， 拉伸 強度增加不大， 能達 到 1100MPa，退火狀態(tài)下 拉伸 強度一般在 900MPa；具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。太空飛行器的有效載荷相對飛機較小，因此其結構的減重就顯得更為重要。 d)開發(fā)更先進的鈦合金制備技術和鈦的新產品。也就是說加工零件的質量及加工時間是由數(shù)控程序決定而不是由機床操作人員決定的。而結構上大多是薄壁件，加工中難以保證零件的尺寸精度。能保證刀具強度。～ 20176。 176。內錐孔粗車的過程中，為避免單位面積上切削力過大及減小鉆孔過程中鉆頭的扭矩， 176。內錐孔的結構特點，大倍徑加長刀桿的結構為刀片和刀桿分體結構，刀桿柄部與 176。確保每個薄壁錐形筒件對應一個工裝裝夾坐標換算找正圖。 前角 g=8176。工裝芯軸如圖 39 所示。進刀方式退刀方式如圖411 所示，刀路的仿真如圖 412所示。進刀方式退刀方式如圖 419 所示，刀路的仿真如圖 420所示。入口外形精加 工程序 % O1000 N1 G49 G54 G80 G40 G90 G94 G17 G98 N3 G0 S600 M3 N4 N5 G1 F1000. N6 N7 N8 N9 N10 ???? N2560 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 36 N2561 N2562 N2563 N2564 N2565 N2566 N2567 N2568 N2569 N2570 G2 N2571 G3 F20xx. N2572 G1 N2573 M30 % 上表面加工 選擇機具為 3軸工具機，選擇參考加工軸系、零件以及用來模擬的生料如圖25 所示，將零 件、生料組合如圖 418 所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 29 進刀 退刀 圖 47 進 /退刀方式 加工 完成 圖 48 刀路仿真 2）程序輸出 選擇以批次方式產生 nc 碼， nc 資料形式選擇以程式 nc 碼如圖 49 所示，在IMS 后處理器檔案中選擇 fanuc16i,執(zhí)行出程序。 薄壁錐形筒件工裝二類 芯軸 用芯軸進行檢查，確保芯軸與 TC4 鈦合金加長薄壁錐形筒件 176。 在薄壁錐形筒件 176。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 21 數(shù)控銑入口段 利用三坐標數(shù)控銑床加工出入口段內腔及外形至尺寸，詳見圖 34 所示。以減少后刀面與工件的摩擦，提高刀具壽命。內錐孔，單面留量 3mm。 圖 24 加長大倍徑鏜刀桿結構示意圖 ，設計了專門工裝用于數(shù)控加工的使用，解決了數(shù)控加工時裝夾問題，將回轉體分兩部分加工，簡化了編程難度，充分應用 原有設備，滿足生產需要?！?12176。 薄壁錐形筒件內錐孔粗加工過程中所用的刀具及參數(shù)主要有：刀具材料為YG8， 45176。但總的來說，技術水平不高，質量不佳，所以在90 年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉移調整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產能力降到 50％，庫存超過 4個月。 整體上來說我國的薄壁零件加工技術還處于初步階段，無論振動加工技術或高速切削技術都是剛剛起步，僅處于摸索階段，缺乏必要的工藝技術數(shù)據(jù)，無法西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 10 應用于實踐，加工時，切削參數(shù)往往 比較保守，大多采用低轉速、小進給、多次空走刀等方法來控制加工變形，應用手工檢驗、打磨等手段來處理加工后尺寸精度和表面質量問題，這樣會大大降低加工效率，且未必能保證加工質量。但是，總的來看，鈦合金研究的多、應用的少的現(xiàn)象仍然嚴重，另外鈦合金的高成本也限制了鈦合金更加廣泛的應用。 鈦 合金的應用 從 20 世紀 50年代開始 ,鈦合金在航空航天領域中得到了迅速的發(fā)展。鑒于在加熱和擠壓過程中金屬易被氣體污染，故還應采用適當?shù)谋Ｗo措施。 關鍵詞 ： TC4 鈦合金，加長薄壁件，錐形筒件 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 II ABSTRACT Since the TC4 Titanium Alloy, LengtheningThinwalled Work piece, and Conical BarrelType Piece is hard to fabrication, this thesis is mainly introduce the TC4 Titanium Alloy,LengtheningThinwalled Workpiece,andConicalBarrelType Piece and its manufacturing technology. Though its manufacture process, longer boring bar and coordinate transformation and electronbeam welding tooling has been developed. And also successfully use the coordinate transformation tooling and borrowing method of tolerance into TC4 Titanium Alloy lengthening Thinwalled Work piece’ s develop, so that can produced the accuracy requirements of the qualified parts. The titanium alloy thin wall cone parts extended processing is mainly caused by conventional turning and milling were partially pleted. Ordinary lathe machining is the goal of inner cone hole and appearance of thinwall cone parts, belongs to the typical thinwalled parts machining, because only the wall thickness of ,so for the turning of the higher requirements。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 ,成歪脖子，不能一次銑削成功，所以制作了專門工裝，分三次裝夾銑削完成，并且對數(shù)控編程有一定的要求。另外，鈦合金 熱導率低、比熱小，磨削時熱傳導慢，致使熱量積聚在磨削弧區(qū)，造成磨削區(qū)溫度急劇升高。造成已切削區(qū)域與未切削區(qū)域的硬度不均勻，容易造成刀具受力不均，加劇刀具的磨損。鈦合金在體育領域的使用量不容小視。 薄壁件加工難點 薄壁鈦合金工件加工最大的瓶頸是材料難加工、尺寸精度及形位公差要求高、壁薄易變形，影響加工變形因素有很多，主要體現(xiàn)以下幾個方面 ： 1） 工件壁薄切削熱的產生引起變形 ， 鈦合金材料的導熱系數(shù)小于不銹鋼和高溫合金的導熱系數(shù)，散熱條件差分別是鐵和鋁的 1/4 和 1/16，使切削區(qū)溫度迅速上升，積于切削刃附近不易散發(fā)，造成加工的刀尖附近應力集中，造成刀具磨損崩刃，造成工件變形 ； 2）工件剛性差切削過程中機床振動及切削要素不合適產生變形 ， 薄壁工件剛性差，受機床振動 等因素造成加工薄壁鈦合金材料工件時，不合適的切削速度使切削過程中產生振動，引起變形。自從1952 年美國第 1 臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了 50 個年頭。； ，如何保證錐度 176。精車切削用量 V=25～38m/min， f=～ ， ap=1～ 2mm。內錐孔的結構特點，大倍徑加長刀桿的結構為刀片和刀桿分體結構，刀桿柄部與 176。長 內錐孔，內錐孔單面留量 ； 3. 按零件制造指令件號用記號筆做標記； 檢驗：按工序內容檢驗 車工： 82+ 82+ 寬度厚度均分線拉直找正； 車出口端 176。磨出 ～ 的負倒棱，增強切削刃強度。 對稱磨四方 對稱磨四方 至 82+ 82+ ， ∥⊥≯ ，在磨四方的過程中所用到的砂輪及參數(shù)主要有： 砂輪選擇：白剛玉砂輪 磨削參數(shù)選擇：主軸轉速不超過 10m/s，進給量 28～ ，磨削深度。在其公差范圍內按照 176。精車時刃傾角 l=3176。在曲面加工動作中選擇等高線，切削容差 ，切削模式順銑，路徑間距離 ，零件面預留1mm，加工的邊為內側。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 35 進刀 1000mm/min，加工 1000mm/min,退刀 20xxmm/min，主軸轉速 600turn/min。在曲面加工動作中選擇導引切削，加工精度 ，刀具間最大距離 ，刀具路徑方式是來回，最大切削深度 1mm，切削層數(shù) 1 層，檢查面預留 1mm，零件面預留 。在平面加工動作中選擇外形銑削，刀具路徑形式為單向順銑，加工精確度 ，路徑數(shù)量 3 層，路徑間的距離 7mm，最大切削 深度 1mm，外形預留量 ，底面預留量 5mm。 圖 42 工裝組合 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 26 入口端安裝面精加工 1）選擇φ 20 平底端銑刀、刀具號碼 1，如圖 43所示。 磨出 ～ 的負倒棱，增強切削刃強度。內錐孔加工過程中，車工靠手動搖車床小托板進刀，所產生的力量不夠均勻而造成內壁有明顯震刀紋及薄壁錐形筒件喉口尺寸超差。該大倍徑加長鏜刀桿刀桿的最大特點是不僅能夠滿足薄壁錐形筒件內錐孔粗加工，并且最大限度的減少了切削過程中刀具的振動而引起的切削振紋。 圖 32 176。 圖 25 公差借用 按照公差借用法在保證其余尺寸不變的情況下，喉口尺寸φ + 0 由線尺寸變?yōu)槊娉叽纾诩庸み^程中能夠完全滿足設計要求，這樣會出現(xiàn)一段 3mm